射電天文超寬帶饋源喇叭設計與研究.pdf

1、射電天文跨越的頻率范圍非常大，頻率覆蓋從10 MHz到3000 GHz，由于傳統(tǒng)的射電天文接收系統(tǒng)僅有一個倍頻的帶寬，“一個特有的接收機系統(tǒng)只為實現(xiàn)一個主要的科學目標”這種方法對于由成千上萬的新一代射電望遠鏡組成的望遠鏡陣列太昂貴，也滿足不了新的科學探索的要求，通常這些新的科學探索需要覆蓋大帶寬的接收系統(tǒng)，即超寬帶接收系統(tǒng)。饋源作為射電天文接收系統(tǒng)的核心部件之一，很大程度上決定了射電天文接收系統(tǒng)的性能，同時也是限制其接收系統(tǒng)帶寬主要器件

2、之一。超寬帶饋源在射電天文超寬帶接收系統(tǒng)研發(fā)的熱潮中應運而生，本文針對新一代射電望遠鏡的應用特點，對現(xiàn)有超寬帶饋源模型進行了研究分析，在此基礎上設計、加工和測試了一款超寬帶四脊張角喇叭(QRFH)，并對它的增益性能和與波束帶寬剖面函數(shù)的關系進行了探索性研究，主要工作如下：
　　對新一代候選超寬帶饋源性能進行分析對比，主要對四脊張角喇叭對和“對數(shù)周期型”這兩種雙線性極化超寬帶饋源進行對比分析，歸納總結出這兩種超寬帶饋源的構造特點，分

3、析出不同的饋源設計的優(yōu)缺點及應用范圍。文章介紹了主要類型射電望遠鏡的幾何光學及其相關理論，并簡單分析了射電望遠鏡的口徑效率及其靈敏度，最后總結了射電望遠鏡的關鍵技術要求。
　　綜合考慮中國VLBI2010(Very Long Baseline Interferometry2010)的系統(tǒng)設計需求，結合四脊張角喇叭與“對數(shù)周期型”超寬帶饋源的優(yōu)缺點，選擇合適的饋源；然后通過三維電磁仿真軟件設計一款2?14 GHz的圓形QRFH，并對

4、所設計的饋源進行了加工和常溫測試。常溫測試結果表明，圓形 QRFH在整個工作帶寬范圍內(nèi)回波損耗好于10 dB，端口隔離度好于35 dB，具有優(yōu)秀的10 dB波束帶寬恒定性能且照明張角在85?95?之間，性能與國際先進水平相當。文章還給出了該饋源的低溫噪聲測試結果，當致冷到20 K時，其低溫等效噪聲溫度貢獻在20?40 K之間浮動。該圓形QRFH的設計與研究，填補了國內(nèi)同波段四脊張角喇叭的空白，可以應用于正在建設的中國VLBI2010射電